[發明專利]用于二維電子氣結構的退火爐

有效

• 申請號: 201610184903.9
• 申請日: 2016-03-29
• 公開（公告）號: CN105826223B
• 公開（公告）日: 2018-03-27
• 發明（設計）人: 王欽;劉廣同
• 申請（專利權）人: 中國科學院物理研究所
• 主分類號: H01L21/67
• 分類號: H01L21/67;H01L21/28;H01L21/321;H01L29/06;H01L29/43;B82Y30/00;B82Y40/00
• 代理公司: 北京市正見永申律師事務所11497
• 代理人: 黃小臨,馮玉清

1.一種退火爐，包括：

爐體，包括：

基座；

罩，氣密地覆蓋所述基座以限定退火空間，所述基座上設置有用于向所述退火空間充入氣體的氣體入口和用于從所述退火空間排出氣體的氣體出口；

樣品臺，設置在所述退火空間中且在所述基座上以用于支承退火樣品；

加熱部件，設置在所述樣品臺內部以加熱所述樣品臺；

溫度傳感器，設置在所述樣品臺上以感測退火溫度；以及

氣路限定部件，具有筒狀并且設置為在所述基座上圍繞所述樣品臺，所述氣體入口和所述氣體出口之一位于所述基座的被所述氣路限定部件圍繞的部分中，所述氣體入口和所述氣體出口中的另一個位于所述基座的被所述氣路限定部件圍繞的部分外；以及

控制系統，包括：

電源，用于給所述加熱部件提供加熱功率；以及

溫度控制部件，用于基于溫度控制信息和所述溫度傳感器感測到的退火溫度來生成溫度控制信號，并且使用所述溫度控制信號來控制所述電源提供給所述加熱部件的加熱功率。

2.如權利要求1所述的退火爐，其中，所述氣路限定部件的上端與所述樣品臺的上表面平齊或者比之更高。

3.如權利要求1所述的退火爐，

其中，所述爐體還包括：

設置在所述基座與所述罩之間的密封圈；以及

設置在所述基座上以支承所述樣品臺的支架，且

其中，所述控制系統還包括：

氣壓計，用于監視所述退火空間中的氣壓；

流量計，用于控制通過所述氣體入口向所述退火空間提供氣體的流速；以及

殼體，所述控制系統的其他部件設置在所述殼體內，并且所述爐體設置在所述殼體上方。

4.如權利要求1所述的退火爐，其中，所述氣體出口通過第一氣體通道連接到抽氣泵，并且還通過第二氣體通道連接到外部大氣環境。

5.一種使用權利要求1所述的退火爐對二維電子氣結構進行退火的方法，包括：

提供二維電子氣結構并且將其放置到所述樣品臺上，所述二維電子氣結構具有形成在襯底上的半導體異質結或量子阱以及形成在所述半導體異質結或量子阱上的電極；

對所述退火空間執行洗氣步驟，包括將所述退火空間抽至預定真空度，然后充入退火氣氛氣體以達到一個大氣壓，重復該過程兩次或更多次；

執行退火氣氛設定步驟，包括按預定流量持續向所述退火空間充入退火氣氛氣體，并且將所述氣體出口連通至外部大氣環境；以及

執行加熱步驟，包括將所述二維電子氣結構加熱至預定溫度并且在該預定溫度下保持預定時間。

6.如權利要求5所述的退火方法，其中，所述二維電子氣結構包括AlGaAs/GaAs異質結或量子阱，

其中，所述電極包括形成在所述AlGaAs/GaAs異質結或量子阱上的Pd層、形成在Pd層上的Ge層、以及形成在Ge層上的Au層，且

其中，所述退火氣氛氣體是氫/氮混合氣體。

7.如權利要求6所述的退火方法，其中，所述預定溫度在440℃至480℃的范圍，所述預定時間在10分鐘至1小時的范圍。

8.如權利要求6所述的退火方法，其中，在所述加熱步驟執行完成后，停止對所述二維電子氣結構進行加熱，而繼續向所述退火空間充入退火氣氛氣體，以冷卻所述二維電子氣結構。